申请日2018.01.11
公开(公告)日2018.06.22
IPC分类号C12N11/12; C12P19/04; C02F3/32; C12R1/89; C12R1/02
摘要
本发明涉及一种细菌纤维素固定化微藻处理废水的方法，包括：将微藻在适当的光照和温度下高密度培养后，之后将木醋杆菌培养基以一定比例接入微藻的培养液中，木醋杆菌在生长的过程中会产生纤维素捕集微藻并固定化形成团状或球状，固定化的微藻团块可用来处理各种废水。本发明所述的方法引入了细菌纤维素捕集微藻的固定化技术，进行废水处理，处理完废水后的固定化微藻团块可以回收利用，满足了微藻工业化处理废水应用的要求;本发明适用于各种废水处理，且价格较为低廉，并且操作简单，利于废水处理，这是一条经济、高效地制微藻污水处理的新途径。
权利要求书
1.一种细菌纤维素固定化微藻处理废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)微藻的高密度培养;
(2)木醋杆菌的培养;
(3)以一定比例添加木醋杆菌培养基到微藻培养液中并接种培养好的木醋杆菌，木醋杆菌产生细菌纤维素捕集并固定化微藻;
(4)固定化的微藻细胞用来处理废水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述微藻的高密度培养具体包括：微藻在3000～5000lux的光照强度，20～28℃的条件下扩大培养后，接种至培养装置培养，直到细胞对数生长期，细胞密度达到106-1010以上为止。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述培养装置选自摇瓶、通气瓶、光生物反应器、发酵罐或开放培养池中的一种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述微藻包括小球藻属(chlorella sp.)、筒柱藻属(cy1indrotheca sp.)、硅藻(diatom)、菱形藻(Nitzschia sp.)、裂壶藻(schizochytrium sp.)、栅藻(Scenedesmus sp.)、微绿球藻(Nannochloris sp.)、衣藻属(Chlamydomonas sp.)、扁藻(Tetraselmis sp.)、空球藻属(Eudorina sp.)中的一种或者这些种属微藻的混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微藻的培养基包括BG-11培养基、SE培养基、BBM培养基或TAP培养基中的一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述木醋杆菌的培养条件为：25-28℃，130r/min，培养5天。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述木醋杆菌培养基的配方如下:30g/l低聚果糖，20g/l酵母膏，0.4g/l无水硫酸镁，3.3g/l硫酸铵，1g/l磷酸二氢钾，1.75g/l一水合柠檬酸，2.4g/l二水合柠檬酸钠，起始pH4.6。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)具体包括：以将木醋杆菌培养基以10%～50%(v/v)的比例加入步骤(1)得到的微藻培养液中，并接种步骤(2)培养好的木醋杆菌，控制培养条件，直至木醋杆菌产生细菌纤维素捕集微藻形成团状或球状的固定化微藻材料，用简单的分离方法进行微藻收获。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(3)具体包括，以将木醋杆菌培养基以10%～40%(v/v)的比例添加到微藻培养液中，并接种1%～5%(v/v)的木醋杆菌，在24～30℃、0～80转/分钟的条件下振荡或搅拌4～48小时后，木醋杆菌产生细菌纤维素捕集微藻并形成团状或球状，通过打捞或过滤的方法得到以细菌纤维素为载体的固定化微藻材料。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述废水包括市政废水、工业废水、养殖废水或沼气发酵废水中的一种。
说明书
一种细菌纤维素固定化微藻处理废水的方法
技术领域
本发明属于环境治理技术领域，涉及一种细菌纤维素固定化微藻处理废水的方法。
背景技术
随着社会工业化进程的发展，大量工业废水、养殖废水以及生活污水未能得到有效处理便直接排入自然环境，对生态环境造成巨大威胁。与传统方法相比，利用微藻处理废水可以克服传统废水处理方法易引起的二次污染、潜在营养物质丢失、资源不能完全利用等弊端，同时能够有效且低成本地去除造成水体富营养化的氮、磷等营养物质，因此具有广阔的应用前景。
与游离藻类相比，利用物理和化学手段将游离细胞定位于限定的空间区域进行微藻的固定化，使得微藻具有细胞密度高、反应速度快、负荷能力强、运行稳定可靠、易于固液分离等特点，还能并在一定程度上降低藻类的分解代谢活性，而使其保持生物活性并可反复利用。
传统的固定化微藻技术主要包括吸附法和包埋法。吸附是将藻细胞附着在载体表面，而包埋则是将藻细胞包埋或封闭在载体内部，所用得到的载体主要由有机和无机高分子材料等。这些载体的合成成本较高，且制备程序复杂，需要离心、冲洗等较多步骤，使用一定时间后，藻细胞的生长造成藻细胞的脱落或固定化藻球的破裂，这些不利因素在一定程度上影响了固定化微藻的应用。
本发明采用的是自然界广泛存在的木醋杆菌产生的细菌纤维素捕集微藻并作为载体实现固定化，开展了细菌纤维素固定化微藻处理废水的研究。该方法简单高效，成本低廉，大大降低了微藻处理废水的成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种细菌纤维素固定化微藻处理废水的方法，通过木醋杆菌产生细菌纤维素捕集微藻形成大的团状或球状，从而开发出一种简单高效、成本低廉的固定化微藻处理废水技术。
为了达成上述的目的，本发明提供了一种细菌纤维素固定化微藻处理废水的方法，包括以下步骤：
(1)微藻的高密度培养;
(2)木醋杆菌的培养;
(3)以一定比例添加木醋杆菌培养基到微藻培养液中并接种培养好的木醋杆菌，木醋杆菌产生细菌纤维素捕集并固定化微藻;
(4)固定化的微藻细胞用来处理废水。
进一步地，其中步骤(1)中所述微藻的高密度培养具体包括：微藻在3000～5000lux光照强度，20～28℃的条件下扩大培养后，接种至培养装置培养，直到细胞对数生长期，细胞密度达到106～1010以上为止。该培养方法可以是自养培养或异养培养，目的是为了得到高密度的藻液。微藻培养到对数期，是由于此时的微藻密度高，活性强，固定化后处理废水效果好，木醋杆菌培养至对数生长期后接入藻液进行捕集，产生纤维素活力较强，有利于微藻的快速捕集和固定。
进一步地，其中所述培养装置选自摇瓶、通气瓶、光生物反应器、发酵罐或开放培养池中的一种。
进一步地，其中所述微藻包括但不限于小球藻属(chlorella sp.)，筒柱藻属(cy1indrotheca sp.)，硅藻(diatom)，菱形藻(Nitzschia sp.)，裂壶藻(schizochytriumsp.)，栅藻(Scenedesmus sp.)，微绿球藻(Nannochloris sp.)，衣藻属(Chlamydomonassp.)，扁藻(Tetraselmis sp.)，空球藻属(Eudorina sp.)中的一种或者这些种属微藻的混合物等。
进一步地，其中所述微藻的培养基包括但不限于BG-11培养基、SE培养基、BBM培养基或TAP培养基中的一种以及其他任何经过修改的微藻培养基及其异养培养基。
进一步地，其中步骤(2)中所述木醋杆菌的培养条件为：25-28℃，130r/min，培养5天。
进一步地，其中所述木醋杆菌培养基的配方如下:30g/l低聚果糖，20g/l酵母膏(粉)，0.4g/l无水硫酸镁，3.3g/l硫酸铵，1g/l磷酸二氢钾，1.75g/l一水合柠檬酸，2.4g/l二水合柠檬酸钠，起始pH4.6。
进一步地，其中步骤(3)具体包括：将木醋杆菌培养基以10%～50%(v/v)的比例将木醋杆菌培养基加入步骤(1)得到的微藻培养液中，并接种步骤(2)培养好的木醋杆菌，控制培养条件，直至木醋杆菌产生细菌纤维素捕集微藻形成团状或球状，用简单的分离方法进行微藻收获。
进一步地，其中步骤(3)具体包括，以10%～40%(v/v)的比例添加木醋杆菌培养基到微藻培养液中，并接种1%～5%(v/v)的木醋杆菌，在24～30℃、0～80转/分钟的条件下振荡或搅拌4～48小时后，木醋杆菌产生细菌纤维素捕集微藻并形成团状或球状，通过打捞或过滤的方法得到以细菌纤维素为载体的固定化微藻材料。
进一步地，其中步骤(5)中所述废水包括但不限于市政废水、工业废水(如啤酒厂废水和造纸厂废水)、养殖废水(如猪粪废水)或沼气发酵废水中的一种。
进一步地，其中步骤(5)具体包括：将固定化微藻团块投放至微藻可适应的各种废水中(不同的微藻有不同的特性可处理不同废水)，在一定的温度和光照下固定化微藻团块可保持其光合活性，具有较好的除氮磷及COD的效果，同时还具有较高的吸附性。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的方法成本低，固定化微藻对废水进行处理可以反复利用，并且安全无毒。只要能够产生细菌纤维素的醋酸杆菌均可以捕集并固定化微藻处理废水，申请人发现生长快速，细菌纤维素产量高的醋酸杆菌都可以取得很好的效果，控制细菌纤维素固定化微藻的程度可以使微藻保持代谢活性，固定化团聚体的拉伸强度较大，不易破裂，藻体不易脱落，运行稳定可靠，可以用来进行废水处理。
本发明所述的方法引入了细菌纤维素捕集微藻的固定化技术，进行废水处理，处理完废水后的固定化藻细胞可以回收利用，满足了微藻工业化处理废水应用的要求;且本发明适用于各种废水处理，且价格较为低廉，并且操作简单，利于废水处理，这是一条经济、高效地制微藻污水处理的新途径。
